(57)【要約】  表面形状像および表面電位像観察の感度を向上させることができる走査形プローブ顕微鏡を提供する。走査形プローブ顕微鏡（１）は、試料（６）に対向する探針（５）を有したカンチレバー（４）を設け、試料（６）と探針（５）との間の距離を一定に保ちながら試料（６）に対して探針（５）を走査させて試料（６）の表面形状像と探針（５）と試料（６）との間に印加する変調電圧の周波数に同期した静電気力像とを生成する走査形プローブ顕微鏡であって、記カンチレバー（４）をｎ次共振周波数（ｎは２以上の整数）で励振するカンチレバー励振ユニット（２）と、探針（５）と試料（６）との間にｍ次共振周波数（ｍはｎ以外の整数）の変調電圧を印加する変調電圧印加ユニット（３）とを備える。
2011040065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に対向する探針を有したカンチレバーを設け、前記試料と前記探針との間の距離を一定に保ちながら前記試料に対して前記探針を走査させて前記試料の表面形状像と前記探針と前記試料との間に印加する変調電圧の周波数に同期した静電気力像とを生成する走査形プローブ顕微鏡であって、
前記カンチレバーをｎ次共振周波数（ｎは２以上の整数）で励振するカンチレバー励振手段と、
前記探針と前記試料との間にｍ次共振周波数（ｍはｎ以外の整数）の変調電圧を印加する変調電圧印加手段とを備えたことを特徴とする走査形プローブ顕微鏡。
【請求項２】
前記ｎ次共振周波数は２次共振周波数であり、前記ｍ次共振周波数は１次共振周波数である請求項１記載の走査形プローブ顕微鏡。
【請求項３】
前記ｍ次共振周波数の１／２倍の周波数を有する変調電圧信号に基づいて、前記探針と前記試料との間の静電容量分布像を生成する静電容量分布生成手段をさらに備える請求項１記載の走査形プローブ顕微鏡。
【請求項４】
前記試料は、半導体であり、
前記ｍ次共振周波数の１／３倍の周波数を有する変調電圧信号に基づいて、前記半導体のキャリア分布像を生成する半導体キャリア分布生成手段をさらに備える請求項１記載の走査形プローブ顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料に対向する探針を有したカンチレバーを設け、試料と探針との間の距離を一定に保ちながら試料に対して探針を相対的に走査させて試料の表面形状像と静電気力像とを生成する走査形プローブ顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査形プローブ顕微鏡（Scanning Probe Microscopy、略称ＳＰＭ）の一つである非接触原子間力顕微鏡（ＮＣ−ＡＦＭ：Non-Contact Atomic Force Microscopy）は、試料表面の凹凸を原子スケールの分解能で観察する顕微鏡である。【０００３】
近年、この手法を、試料表面の凹凸の観察だけでなく、試料表面の電気的・力学的・化学的な物性の評価に応用する試みが盛んに行われるようになってきている。なかでも、ケルビン表面力顕微鏡（ＫＦＭ：Kelvin probe Force Microscopy）は、ＮＣ−ＡＦＭを応用した試料の表面電位計測技術として、現在最も一般的に利用されている。【０００４】
このケルビン表面力顕微鏡（ＫＦＭ）による試料の表面電位計測技術は、探針を設けたカンチレバーを共振周波数ω（１次共振モード）で自励振動させ、探針と試料との間の電位差を、カンチレバーの共振周波数ωよりも十分低いＰＬＬ応答周波数以下の周波数ωｍで変調して与えるとともに、直流バイアス電圧Ｖbiasを与え、探針・試料間に働く保存的な静電相互作用力による周波数変化量Δｆに含まれる変調周波数ωｍの成分を検出し、その変調周波数成分を打ち消すように直流バイアス電圧Ｖbiasをフィードバック制御し、この直流バイアス電圧Ｖbiasに対応した試料表面の表面電位をＦＭ検出するＦＭ−ＫＦＭ法である（特許文献１）。【０００５】
また、カンチレバーを共振周波数ω（１次共振モード）で自励振動させ、探針と試料との間に、２次共振周波数の変調電圧を印加して、試料表面の表面電位をＡＭ検出する２次共振ＡＭ−ＫＦＭ法も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本国公開特許公報「特開2004−294218公報（2004年10月21日公開）」
【特許文献２】日本国公開特許公報「特開2001−116679公報（2001年04月27日公開）」
【特許文献３】日本国公開特許公報「特開2003−172685公報（2003年06月20日公開）」
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Y. Martin et al., Appl. Phys. Lett. 52, 1103 (1988)
【非特許文献２】K. Kobayashi et al., Appl. Phys. Lett. 81, 2629 (2002)
【非特許文献３】S.Kawai et al, Appl., Phys. Lett. 86, 193107(2005)
【非特許文献４】細川義浩他、平成１９年秋季第５５回応用物理学会関係連合講演会、7p-P15-13
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述したＦＭ−ＫＦＭ法では、１次共振モードで自励振動する探針の振動振幅が大きいため、表面形状像および静電気力像観察における検出感度および水平方向の分解能が悪いという問題がある。【０００９】
また、前述したＡＭ−ＫＦＭ法も、１次共振モードで自励振動する探針の振動振幅が大きいため、表面形状像および静電気力像観察における感度が低下するという問題に加えて、ＫＦＭ測定におけるばね定数が大きいために、表面形状像および静電気力像観察における検出感度が低下するという問題がある。【００１０】
本発明の目的は、表面形状像および表面電位像観察における検出感度および水平方向分解能を向上させることができる走査形プローブ顕微鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る走査形プローブ顕微鏡は、試料に対向する探針を有したカンチレバーを設け、前記試料と前記探針との間の距離を一定に保ちながら前記試料に対して前記探針を走査させて前記試料の表面形状像と前記探針と前記試料との間に印加する変調電圧の周波数に同期した静電気力像とを生成する走査形プローブ顕微鏡であって、前記カンチレバーをｎ次共振周波数（ｎは２以上の整数）で励振するカンチレバー励振手段と、前記探針と前記試料との間にｍ次共振周波数（ｍはｎ以外の整数）の変調電圧を印加する変調電圧印加手段とを備えたことを特徴とする。【００１２】
この特徴により、探針はｎ次共振周波数（ｎは２以上の整数）で振動する。その結果、探針の等価ばね定数が大きくなるので、１次共振モードで振動する従来の構成よりも、探針の振動振幅を小さくすることが可能となる。その結果、探針と試料の平均距離（探針と試料との間の時間的に平均した距離）が短くなるため、単位時間あたりに探針に作用する力が大きくなり、検出感度が向上する。試料表面のごく近傍のみで生じる短距離力に対してはこの効果が大きく作用するが、試料表面から比較的遠い範囲にまで生じる長距離力に対してはこの効果はそれほど作用しないばかりか、探針のばね定数や等価ばね定数が大きくなる事による、検出感度の低下・ノイズの増加を招いてしまう。そのため、従来、試料表面のごく近傍のみで生じる短距離力を検出して観察を行う表面形状像の観察には、ばね定数や等価ばね定数を大きくして、探針の振動振幅を小さくすることで検出感度を上げる事は行われてきたが、試料表面から比較的遠い範囲にまで生じる長距離力である静電気力を、ばね定数や等価ばね定数を大きくし、探針の振動振幅を小さくして観察されることは無かった。実際には、ばね定数を大きくする事に対する検出感度の低下・ノイズの増加は、検出力が短距離力・長距離力どちらの場合でも生じるが、短距離力の場合は感度向上の効果の方が大きいため特に問題にならない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る走査形プローブ顕微鏡は、前記カンチレバーをｎ次共振周波数（ｎは２以上の整数）で励振するカンチレバー励振手段と、前記探針と前記試料との間にｍ次共振周波数（ｍはｎ以外の整数）の変調電圧を印加する変調電圧印加手段とを備えたので、表面形状像および表面電位像観察の感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態に係る走査形プローブ顕微鏡の構成を説明するブロック図である。
【図２】（ａ）は、実施の形態に係る走査形プローブ顕微鏡におけるカンチレバー励振の共振周波数と、探針と試料との間に印加する変調電圧の変調周波数を説明する模式図であり、（ｂ）および（ｃ）は、従来の走査形プローブ顕微鏡におけるカンチレバー励振の共振周波数と、探針と試料との間に印加する変調電圧の変調周波数を説明する模式図である。
【図３】実施の形態に係る走査形プローブ顕微鏡のカンチレバーと試料との間に働く静電気力を説明するための図である。
【図４】実施の形態に係る走査形プローブ顕微鏡のカンチレバーの応答を説明するための図である。
【図５】実施の形態に係る走査形プローブ顕微鏡の探針振動振幅とＳＮ比との間の関係を示すグラフである。
【図６】従来のＦＭ−ＫＦＭ法による試料の表面形状像および表面電位像、ならびに実施の形態に係る走査形プローブ顕微鏡により生成された試料の表面電位像を説明するための図である。
【図７】実施の形態に係る走査形プローブ顕微鏡により生成された試料の表面形状像と表面電位像とを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
カンチレバーの高次共振モードを用いて、その実効ばね定数を高めることで、振動振幅を小さくすることが可能となり、周波数変調方式原子間力顕微鏡（ＦＭ−ＡＦＭ）における相互作用力の検出感度が向上することは知られている（非特許文献３）。本発明者らは、光てこ法を用いた微小振幅２次共振モードＦＭ−ＡＦＭを用いて、フタロシアニン分子のサブ分子分解能観察を行ってきた（非特許文献４）。さらに、静電気力顕微鏡（ＥＦＭ）やケルビンプローブ原子間力顕微鏡（ＫＦＭ）を用いた表面電位分布観察においても、振動振幅の微小化により感度が向上することが計算により示されている。一方で、高ばね定数のカンチレバーの使用は、静電気力検出感度の点で不利に働く。
【００１６】
本実施の形態では、微小振幅振動が可能な２次共振周波数でＦＭ−ＡＦＭ動作（探針・試料間距離制御）を行い、１次共振周波数の交流電場を加えることにより、表面電位分布を計測する微小振幅１次共振ＡＭ−ＥＦＭ／ＫＦＭを説明する。この微小振幅１次共振ＡＭ−ＥＦＭ／ＫＦＭは、静電気力測定時のばね定数を低く保つと同時に、微小振幅でのＦＭ−ＡＦＭ動作が可能であるため、従来のＡＭ−ＫＦＭよりも高い感度を得ることが可能である。
【００１７】
図１は、実施の形態に係る走査形プローブ顕微鏡１の構成を説明するブロック図である。走査形プローブ顕微鏡１は、カンチレバー４を備えている。カンチレバー４の一端には探針５が試料６に対向して設けられている。カンチレバー４の他端には、カンチレバー４を励振するための圧電素子が取り付けられている。試料６は、半導体によって構成されている。カンチレバー４と試料６とは、高真空中に配置されている。但し、本発明はこれに限定されず、高真空中に配置されていなくてもよい。本実施の形態では、試料６が半導体である例を示すが、本発明はこれに限定されない。試料６は、導体であってもよく、絶縁体であってもよい。
【００１８】
走査形プローブ顕微鏡１には、レーザダイオード１１とミラー１２とが設けられている。レーザダイオード１１は、励振されたカンチレバー４に向かってレーザを照射する。ミラー１２は、励振されたカンチレバー４によって反射されたレーザをさらに反射する。
【００１９】
走査形プローブ顕微鏡１は、カンチレバー励振ユニット２を備えている。カンチレバー励振ユニット２は、フォトダイオード１３とプリアンプ１４とバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１５と位相シフト回路１６と自動利得制御回路（ＡＧＣ）１７とを含む。フォトダイオード１３は、ミラー１２によって反射されたレーザを電流信号に変換してプリアンプ１４に供給する。この電流信号には、１次共振周波数を有する信号と、２次共振周波数を有する信号との双方が含まれている。プリアンプ１４は、フォトダイオード１３から供給された電流信号を電圧信号に変換してバンドパスフィルタ１５に供給する。バンドパスフィルタ１５は、プリアンプ１４から供給された電圧信号のうち２次共振周波数を有する電圧信号を透過させて位相シフト回路１６に供給し、１次共振周波数を有する電圧信号を遮断する。このバンドパスフィルタ１５は、カンチレバー４を２次共振周波数で安定に励振させると同時に、探針５・試料６間の距離を一定に維持するために用いる。バンドパスフィルタ１５は、６次のチェビシェフ（Chebychev）フィルタによって構成する。
【００２０】
位相シフト回路１６は、バンドパスフィルタ１５から供給された２次共振周波数を有する電圧信号の位相を、カンチレバー４が２次共振周波数で安定に励振するように調整して、自動利得制御回路１７に供給する。自動利得制御回路１７は、位相シフト回路１６から供給された２次共振周波数を有する電圧信号を増幅して、カンチレバー４に設けられた圧電素子に印加する。カンチレバー４は、圧電素子に印加された電圧信号が有する２次共振周波数で励振される。カンチレバー４の振動は自然に減衰するため、自動利得制御回路１７は、カンチレバー４の振動エネルギーを補償するエネルギーを出力して、カンチレバー４の振動を一定振幅に保っている。
【００２１】
走査形プローブ顕微鏡１は、位相ロックループ（Phase Lock Loop）回路２３を備えている。位相ロックループ回路２３は、バンドパスフィルタ１５から２次共振周波数を有する電圧信号を受け取り、周波数変化を示す信号を検出してフィードバック回路２４に供給する。走査形プローブ顕微鏡１は、周波数変化を見ることにより試料の表面形状を得るＦＭ検出手法に従っており、位相ロックループ回路２３は、当該周波数変化を検出する。
【００２２】
フィードバック回路２４は、位相ロックループ回路２３から周波数変化を示す信号を受け取り、探針５と試料６との間の距離を一定に保つための信号（周波数変化を一定値に保つための信号）を生成して、高圧アンプ２５に供給する。高圧アンプ２５は、フィードバック回路２４から供給された信号を、試料６を搭載したチューブスキャナ２６に設けられた圧電素子を駆動するために高電圧に変換して当該圧電素子に供給する。
【００２３】
チューブスキャナ２６は、高圧アンプ２５から供給された信号に基づいて、試料６をＺ軸方向に沿って駆動する。
【００２４】
走査形プローブ顕微鏡１には、表面形状像生成ユニット１０が設けられている。表面形状像生成ユニット１０は、フィードバック回路２４から供給された信号に基づいて、試料６の表面形状像を生成する。
【００２５】
走査形プローブ顕微鏡１は、変調電圧印加ユニット３を備えている。変調電圧印加ユニット３は、バンドパスフィルタ１８とロックインアンプ２０と発振器１９とフィードバック回路２１と加算器２２とを含んでいる。バンドパスフィルタ１８は、６次のチェビシェフ（Chebychev）フィルタによって構成されており、プリアンプ１４から供給された電圧信号のうち１次共振モードの電圧信号を透過させてロックインアンプ２０に供給し、２次共振モードの電圧信号を遮断する。発振器１９は、１次共振周波数を表す参照入力信号（変調電圧ＶＡＣ）を生成してロックインアンプ２０および加算器２２に供給する。ロックインアンプ２０は、発振器１９から供給された参照入力信号に基づいて、１次共振周波数成分の信号のみを取り出してフィードバック回路２１に供給する。フィードバック回路２１は、ロックインアンプ２０から供給された１次共振周波数成分の信号に基づいて、試料６の表面電位（接触電位差ＶＣＰＤ（ＶＤＣ））を検出して加算器２２に供給する。加算器２２は、発振器１９から供給された変調電圧ＶＡＣと、フィードバック回路２１から供給された接触電位差ＶＣＰＤ（ＶＤＣ）とを加算した電圧Ｖｍを探針５と試料６との間に印加する。
【００２６】
走査形プローブ顕微鏡１には、静電気力像生成ユニット９が設けられている。静電気力像生成ユニット９は、フィードバック回路２１から供給された接触電位差ＶＣＰＤを表す信号に基づいて、試料６の静電気力像を生成する。
【００２７】
走査形プローブ顕微鏡１は、静電容量分布生成ユニット７を備えている。静電容量分布生成ユニット７は、フィードバック回路２１から供給された接触電位差ＶＣＰＤを表す信号に基づいて、１次共振モードの周波数の１／２倍の周波数を有する信号を検出して、探針５と試料６との間の静電容量分布像を生成する。
【００２８】
走査形プローブ顕微鏡１には、半導体キャリア分布生成ユニット８が設けられている。半導体キャリア分布生成ユニット８は、フィードバック回路２１から供給された接触電位差ＶＣＰＤを表す信号に基づいて、１次共振モードの周波数の１／３倍の周波数を有する信号を検出して、試料６を構成する半導体のキャリア分布像を生成する。
【００２９】
図２の（ａ）は、実施の形態に係る走査形プローブ顕微鏡１におけるカンチレバー励振の共振周波数と、探針５と試料６との間に印加する変調電圧の変調周波数を説明する模式図であり、図２の（ｂ）および図２の（ｃ）は、従来の走査形プローブ顕微鏡におけるカンチレバー励振の共振周波数と、探針と試料との間に印加する変調電圧の変調周波数を説明する模式図である。
【００３０】
本実施の形態では図２の（ａ）に示すように、カンチレバー４を２次共振モードで振動させ、探針５と試料６との間に１次共振周波数の変調電圧を印加する。これに対して、前述した従来のＦＭ−ＫＦＭ法では図２の（ｂ）に示すように、カンチレバー４を１次共振モードで振動させ、探針５と試料６との間にＰＬＬ応答周波数以下の周波数の変調電圧を印加する。前述した従来のＡＭ−ＫＦＭ法では図２の（ｃ）に示すように、カンチレバー４を１次共振モードで振動させ、探針５と試料６との間に２次共振周波数の変調電圧を印加する。本実施の形態では、カンチレバー４を２次共振モードで振動させるので、カンチレバー４を１次共振モードで振動させる従来の構成よりも、カンチレバー４のばね定数を大きくして探針５の振幅を小さくすることができ、かつ、ＫＦＭ測定におけるばね定数を小さくすることができ、表面形状像および静電気力像観察における感度を向上させることができる。
【００３１】
図３は実施の形態に係る走査形プローブ顕微鏡１のカンチレバー４と試料６との間に働く静電気力を説明するための図である。図４は、実施の形態に係る走査形プローブ顕微鏡１のカンチレバー４の応答を説明するための図である。カンチレバー４に設けられた探針５と、試料６との間に働く静電気力Ｆｅｌｅは、図３に示す（式１）により表すことができる。本実施の形態に係るカンチレバー４の応答は、図４に示す（式４）により表すことができる。従来のＦＭ−ＫＦＭ法におけるカンチレバーの応答は（式２）により表される。従来のＡＭ−ＫＦＭ法におけるカンチレバーの応答は（式３）により表される。
【００３２】
図５は、実施の形態に係る走査形プローブ顕微鏡１の探針５の振動振幅とＳＮ比との間の関係を示すグラフである。横軸は探針５の振動振幅（ｎｍ）を表しており、縦軸は試料の表面電位のＳＮ比を表している。測定対象の試料６は、ＭｏＳ２基板上に蒸着した分子４、５層程度の金属フタロシアニン薄膜である。曲線Ｃ１は従来のＦＭ−ＫＦＭ法による探針振動振幅とＳＮ比との関係を示している。カンチレバーの励振周波数は１次共振周波数（３００ｋＨｚ）であり、探針と試料との間に印加した電圧の周波数はＰＬＬ応答周波数以下（１ｋＨｚ）である。曲線Ｃ２は従来のＡＭ−ＫＦＭ法による探針振動振幅とＳＮ比との関係を示している。カンチレバーの励振周波数は１次共振周波数（３００ｋＨｚ）であり、探針と試料との間に印加した電圧の周波数は２次共振周波数（１．８ＭＨｚ）である。曲線Ｃ３は、本実施の形態に係る走査形プローブ顕微鏡１による探針振動振幅とＳＮ比との関係を示している。カンチレバーの励振周波数は２次共振周波数（１．８ＭＨｚ）であり、探針と試料との間に印加した電圧の周波数は１次共振周波数（３００ｋＨｚ）である。図５に示されるように、実施の形態に係る走査形プローブ顕微鏡１によるＳＮ比（曲線Ｃ３）は、従来の構成によるＳＮ比（曲線Ｃ１および曲線Ｃ２）よりもはるかに向上している。
【００３３】
図６は、従来のＦＭ−ＫＦＭ法による試料の表面形状像および表面電位像、ならびに実施の形態に係る走査形プローブ顕微鏡１により生成された試料の表面電位像を説明するための図である。図７は、実施の形態に係る走査形プローブ顕微鏡１により生成された試料の表面形状像と表面の静電気力の強さを示した像（ＥＦＭ像）とを説明するための図である。図６のグラフに示されるように、実施の形態に係るＫＦＭ像では、従来のＦＭ−ＫＦＭによる表面電位像よりも、断面ＡＢに沿った電圧変動が滑らかになっており、ＳＮ比が向上している。
【００３４】
なお、本実施の形態では、２次共振周波数でカンチレバー４を励振し、１次共振周波数で探針５と試料６との間に変調電圧を印加する例を示したが、本発明はこれに限定されない。ｎ次共振周波数（ｎは２以上の整数）でカンチレバー４を励振すればよく、ｍ次共振周波数（ｍはｎ以外の整数）の変調電圧を探針５と試料６との間に印加すればよい。従って、例えば、３次共振周波数でカンチレバー４を励振し、２次次共振周波数の変調電圧を探針５と試料６との間に印加してもよい。
【００３５】
本実施の形態に係る走査形プローブ顕微鏡は、前記ｎ次共振周波数は２次共振周波数であり、前記ｍ次共振周波数は１次共振周波数であることが好ましい。
【００３６】
上記構成により、探針は２次共振周波数で振動するので、等価ばね定数が大きくなり、１次共振モードで振動する従来の構成よりも、探針の振動振幅を小さくすることが可能となり、その結果、表面形状像および表面電位像観察の検出感度および水平方向分解能が向上する。さらに、表面電位を検出するための変調電圧周波数を1次共振周波数とすることで、表面電位像検出に寄与するばね定数を小さくすることが可能となり、検出感度が低下しない。
【００３７】
本実施の形態に係る走査形プローブ顕微鏡は、前記ｍ次共振周波数の１／２倍の周波数を有する変調電圧信号に基づいて、前記探針と前記試料との間の静電容量分布像を生成する静電容量分布生成手段をさらに備えることが好ましい。
【００３８】
上記構成により、探針と試料との間の静電容量分布像の感度を向上させることができる。
【００３９】
本実施の形態に係る走査形プローブ顕微鏡は、前記試料は、半導体であり、前記ｍ次共振周波数の１／３倍の周波数を有する変調電圧信号に基づいて、前記半導体のキャリア分布像を生成する半導体キャリア分布生成手段をさらに備えることが好ましい。
【００４０】
上記構成により、試料を構成する半導体のキャリア分布像の感度を向上させることができる。
【００４１】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、試料に対向する探針を有したカンチレバーを設け、試料と探針との間の距離を一定に保ちながら試料に対して探針を相対的に走査させて試料の表面形状像と表面電位像とを生成する走査形プローブ顕微鏡に適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１    走査形プローブ顕微鏡
２    カンチレバー励振ユニット（カンチレバー励振手段）
３    変調電圧印加ユニット（変調電圧印加手段）
４    カンチレバー
５    探針
６    試料
７    静電容量分布生成ユニット（静電容量分布生成手段）
８    半導体キャリア分布生成ユニット（半導体キャリア分布生成手段）
９    静電気力像生成ユニット
１０  表面形状像生成ユニット
１１  レーザダイオード
１２  ミラー
１３  フォトダイオード
１４  プリアンプ
１５  バンドパスフィルタ
１６  位相シフト回路
１７  自動利得制御回路
１８  バンドパスフィルタ
１９  発振器
２０  ロックインアンプ
２１  フィードバック回路
２２  加算器
２３  位相ロックループ回路
２４  フィードバック回路
２５  高圧アンプ
２６  チューブスキャナ
【図３】
2011040065.tif 000003
【図４】
2011040065.tif 000004
【図１】
2011040065.tif 000005
【図２】
2011040065.tif 000006
【図５】
2011040065.tif 000007
【図６】
2011040065.tif 000008
【図７】
2011040065.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月2日(2011.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に対向する探針を有したカンチレバーを設け、前記試料と前記探針との間の距離を一定に保ちながら前記試料に対して前記探針を走査させて前記試料の表面形状像と前記探針と前記試料との間に印加する変調電圧の周波数に同期した静電気力像とを生成する走査形プローブ顕微鏡であって、
前記カンチレバーをｎ次共振周波数（ｎは２以上の整数）で励振するカンチレバー励振手段と、
前記探針と前記試料との間にｍ次共振周波数（ｍはｎ以外の整数）の変調電圧を印加する変調電圧印加手段とを備え、
前記ｍ次共振周波数の１／２倍の周波数を有する変調電圧信号に基づいて、前記探針と前記試料との間の静電容量分布像を生成する静電容量分布生成手段をさらに備えたことを特徴とする走査形プローブ顕微鏡。
【請求項２】
試料に対向する探針を有したカンチレバーを設け、前記試料と前記探針との間の距離を一定に保ちながら前記試料に対して前記探針を走査させて前記試料の表面形状像と前記探針と前記試料との間に印加する変調電圧の周波数に同期した静電気力像とを生成する走査形プローブ顕微鏡であって、
前記カンチレバーをｎ次共振周波数（ｎは２以上の整数）で励振するカンチレバー励振手段と、
前記探針と前記試料との間にｍ次共振周波数（ｍはｎ以外の整数）の変調電圧を印加する変調電圧印加手段とを備え、
前記試料は、半導体であり、
前記ｍ次共振周波数の１／３倍の周波数を有する変調電圧信号に基づいて、前記半導体のキャリア分布像を生成する半導体キャリア分布生成手段をさらに備えたことを特徴とする走査形プローブ顕微鏡。
【請求項３】
前記ｎ次共振周波数は２次共振周波数であり、前記ｍ次共振周波数は１次共振周波数である請求項１または請求項２記載の走査形プローブ顕微鏡。
【国際調査報告】
2011040065.tif 000010
2011040065.tif 000011
2011040065.tif 000012
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